Lab. Síntesis Organica y Bioquímica Garcez
Alma Lucero Luis Ing. Quimica 501
PRACTICA 9
SINTESIS DE NARANJA II
OBJETIVO Que el alumno aprenda la técnica de preparación preparación de sales de diazonio, usadas para sintetizar los colorantes azoicos y que el alumno compare las condiciones experimentales que favorecen una reacción de copulación, entre sales de diazonio y “aminas o fenoles”.
FUNDAMENTO La obtención del naranja II a partir del ácido sulfanílico se realiza mediante la formación de una sal de diazonio di azonio que actúa como electrófilo. Después se realiza una reacción de copulación o acoplamiento de un compuesto aromático con un anillo activado para dar un compuesto AZO en dos etapas. Los Los colo colora rant ntes es son son sust sustan anci cias as colo colori rida das, s, solu solubl bles es que que se adhi adhier eren en permanentemente a las fibras textiles, cuero, plumas, papel, etc. Para que un comp compue uest sto o orgá orgáni nico co teng tenga a colo colorr debe debe tene tenerr uno uno o mas mas grup grupos os insa insatu tura rado dosc scom omo o el -NO2 -NO2 (nit (nitro ro), ), -N=N -N=N (azo (azo)) a los los que que se les les llam llama a cro cromóforos ros unido nidos s a un anill nillo o aromático ico y par para que que se adhie dhierran permanentemente a una fibra debe tener grupos atómicos como el -OH fenilico a -NRR¨ (amino) a los que se les denomina auxocromos.
Reacción
Mecanismo de reacción
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NH2 N
a
2
N /
O
C
l
Na Cl
CH
N
O
+
H
+
S
OH
-
N
O
S O
OH
O
O
Cl
-
-
H O
N N HO
O
N
S
+
Na O
S
O HO
O Na
N
O
sodium 4-[(2-hydroxy-1-naphthyl)diazenyl]benzenesulfonate
Designación química 4 ( 2 – hidrox – 1 – naftalenilazo ) benceno sulfonato de sodio
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS Aspecto: sólido naranja Olor característico Punto de fusión: 164°C PM:350.33g/mol Concentraciones:C=54.85%, H=3.16%, N=8%, Na=6.56%, O=18.27%, S=4.15% pH = Ambar a naranja=7.4 – 8.6 ; Naranja a rojo = 10.2 – 11.8
Almacenamiento Se debe almacenar en recipientes bien cerrados, en lugares frescos y secos.
MATERIAL
REACTIVOS
3 vasos de precipitado 1 termómetro 2 agitadores
0.4 g de β naftol 5 ml de hidróxido de sodio 2 N 1 ml de hidróxido de sodio al
1 tripie 1 mechero Bunsen 1 tela de asbesto 1 tina para baño de hielo-sal 2 pipetas 1 perilla Papel filtro
0.5 g de nitrito de sodio 0.5 g de ácido sulfanílico 3 ml de ácido clorhídrico 2 N cloruro de sodio agua destilada
10 %
REACTIVOS Nombre Ac.
Cantidad P.M. Moles Equivalent Cantidad utilizada e químico relativa 0.5g 173g/mol 0.0028 1 1
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Sulfanílico B-naftol Hidróxido de sodio Nitrito de sodio Ac. Clorhídrico Cloruro de sodio
0,4g 1ml=2.1g
144g/mol 40g/mol
0.0027 0.0525
0.9642 18.75
1:0.8 1:2.62
0.5g
69g/mol
0.0072
2.5714
1:1
3ml=5.4g
36g/mol
0.15
53.5714
2:5.4
2g
58g/mol
0.0344
12.2857
1:4
TÉCNICA Se disuelven 0.5 g de ácido sulfanílico en 1 mililitro de hidróxido de sodio al 10 % en un vaso de precipitados. 2. En otro vaso de precipitados se disuelven 0.5 gramos de nitrito de sodio en 2 mililitros de agua destilada. 3. A la mezcla del nitrito de sodio se le agrega la mezcla de ácido sulfanílico y se enfría a 0 o C. 4. A la solución anterior se le agregan 3 mililitros de ácido clorhídrico 2 N agitando constantemente y manteniendo el baño de hielo. Este paso debe realizarse con suma precisión ya que aquí se forma la sal de diazonio, que es muy inestable. Si no se mantiene el baño de hielo la reacción no se realiza. 5. En otro vaso de precipitado se disuelven 0.4 g de β naftol en 5 mililitros de hidróxido de sodio 2 N. 6. A la solución en baño de hielo se le agrega la última solución de β naftol, manteniendo toda la reacción en baño de hielo-sal a 5º C máximo, agite. 7. Se saca el vaso de precipitado del baño de hielo y se deja que la solución alcance la temperatura ambiente. 8. Agregue agitando 2 gramos de cloruro de sodio. 9. Filtre y lave el filtrado con 2 mililitros de agua destilada. 10. Deje secar el filtrado, pese y realice sus cálculos de rendimiento. 11. Entregue su producto sintetizado debidamente etiquetado al maestro. 1.
PRECAUCIÓN la sal de diazonio es inestable y puede explotar, evite que se seque manteniéndola en solución acuosa, a cero grados y no guardarla de una sesión a otra, debe hacerla reaccionar en el inciso 5.
ESQUEMAS
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OBSERVACIONES Al inicio cuando se hizo la mezcla de acido sulfanílico con el hidróxido de sodio, se obtuvo una solución de color naranja opaco, mientras tanto, la mezcla de nitrito de sodio con agua destilada era transparente, y al combinarlas se obtuvo una solución con coloración naranja lechoso. Al adicionarle ácido clorhídrico, a la mezcla final anterior, tomó un color naranja opaco, y en esta parte del proceso es cuando se forma la sal de diazonio. Después se mezclo la sal de diazonio con la solución de beta naftol, y la pusimos en baño de hielo sal, y se torno de un color oscuro dentro del hielo, y se apreciaba mas densa. Al final, se peso el producto y se obtuvo, el precipitado de un color naranja oscuro.
RENDIMIENTO 1mol Ac. Sulfínico ---- 1mol Naranja II 173g/mol ---- 350.3 g/mol 0.5 g ------ X
X= 1.012
0.5 g ------ 100% 1.012 ----- X
X=202.4
CUESTIONARIO
0.5 ------ 202.4% ------ X
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1.
¿Qué es un colorante?
Un colorante es una sustancia que es capaz de teñir las fibras vegetales y animales. Los colorantes se han usado desde los tiempos más remotos, empleándose para ello diversas materias procedentes de vegetales (cúrcuma, índigo natural, etc.) y de animales (cochinilla, moluscos, etc.) así como distintos minerales. En química, se llama colorante a la sustancia colorida usada en tinciones para resaltar diferentes microorganismos. 2.
Escriba con detalle el mecanismo de reacción de esta síntesis. NH2 N
a
2
N /
O
C
l
CH
N
O
+
H
+
S
OH
-
N
O
S O
OH
O
Cl
-
O Na Cl
-
H N
HO
O S O O Na
O N
N
S
+
Na O
N
O HO
sodium 4-[(2-hydroxy-1-naphthyl)diazenyl]benzenesulfonate
3.- Explique en qué consisten las reacciones de copulación. Las sales de diazonio son electrófilos débiles; reaccionan con compuestos aromáticos muy reactivos produciendo compuestos azo. Esta reacción de sustitución aromática electrofílica se conoce con frecuencia como reacción de copulación diazo. La reacción de copulación de las aminas se llevan a cabo con mayor rapidez en soluciones ligeramente ácidas (pH 5-7). Bajo estas condiciones la concentración de la sal de diazonio es máxima; al mismo tiempo no es grande la cantidad de amina que se ha convertido en una sal de amina no reactiva 4.- ¿Cuáles son las características físicas y químicas de los azocompuestos? Los compuestos de diazonio en forma pura y seca son generalmente inestables y se han empleado como explosivos. Expuestos a la luz, se descomponen rápidamente, por lo que se han utilizado en procesos fotográficos similares al fotocalco. En ausencia de luz fuerte, son estables en disolución si se mantienen a temperaturas cercanas al punto de solidificación del agua. Estos compuestos experimentan fácilmente una amplia gama de reacciones, por lo que tienen mucha importancia en la síntesis orgánica. 5.- ¿A qué grupo químico deben las sustancias su color? Cuando se presentan las condiciones adecuadas de reacción las moléculas se acoplan formando una molécula grande en la que los dos núcleos
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aromáticos están unidos por un grupo diazo, – N = N – . Esta estructura, le da la característica de tener un color intenso.
CONCLUSION En esta práctica aprendimos la técnica de preparación de sales de diazonio, usadas para sintetizar los colorantes azoicos y comparamos las condiciones experimentales que favorecen una reacción de copulación, entre sales de diazonio y “aminas o fenoles”. Se logro sintetizar un colorante por el mecanismo de diazotación partiendo de ácido sulfanílico y la posterior copulación de la sal de diazonio con beta naftol. Una ves que se filtro, y se seco la muestra se obtuvo un precipitado de color, rojo claro, y se peso.
BIBLIOGRAFIA *Budvari, S. The merck index and enciclopedy of chemicals, drugs and biologicals. Ed. Merck & Co. USA 1989, (1084) *Breslow, R. Mecanismos de reacciones orgánicas. Ed. Reverté S.A. Barcelona 1967 (61) *Graham Solomons, T.W. Organic chemistry. Ed. John Wiley &sons INC. USA 1996 (923, 930-932)
